脑植入装置可在日常活动中识别帕金森患者的步行状态

一项实验性脑植入装置能够在帕金森病患者进行日常活动（如走去厨房或在公园散步）时捕捉与运动相关脑区的信号。研究人员在2月13日发表于《Science Advances》的报告中指出，这是首次证明：完全植入体内的设备可在真实世界活动中用于检测人类的特定运动状态。

来自UC San Francisco的研究人员招募了4名计划接受脑深部电刺激（deep brain stimulation，DBS）植入的帕金森病患者。此类植入装置可向控制运动的脑区发送电脉冲，从而减轻帕金森症状。这4名患者所接受的植入装置不仅能发出电脉冲，还能记录脑活动。

随后，研究团队在超过80小时的无人监督日常活动中对患者进行了追踪。在此期间，患者脚踝还佩戴了一个传感器，用于捕捉其步态，以便研究人员将该数据与运动过程中出现的脑电波进行对比。这套双向研究性DBS系统记录了来自与运动相关脑区的神经活动，包括运动皮层和苍白球（globus pallidus）。

结果显示，仅依据脑电波就能将步行与非步行状态区分开来，而且所使用的模式在个体之间存在差异。通过分析在无人监督日常活动中采集的同步神经与运动数据，研究人员识别出了与步行相关的个体化脑活动模式。这些神经特征使植入式脑深部电刺激装置能够利用在自然居家活动中产生的信号对运动状态进行分类。

研究人员确定了与步态相关的个体化神经生物标志物（neural biomarkers），并证明在植入式设备的限制条件下，这些信号可用于实时运动状态分类。这为未来可根据患者活动状态调整刺激参数的自适应DBS系统奠定了框架。

基于来自个体植入装置的这种反馈，医生或许能够根据患者是在走路、坐着还是进行其他活动来调整其所接受的脑深部电刺激。例如，当植入装置感知到帕金森患者正在活动时，可能会被设置为提供针对步行优化的刺激。

运动问题是帕金森病的重要症状——步伐短小拖曳、僵硬、不稳、震颤以及不自主动作。步态障碍是帕金森病最致残的症状之一。患者常出现步幅短小、步态拖曳、起步困难，以及转身时不稳定。这些改变会增加跌倒风险，并显著影响独立性与生活质量。目前的DBS治疗通常提供持续刺激，但诸如行走困难等症状在一天之内可能波动，并且往往对用于治疗震颤、动作迟缓或僵硬的DBS设置反应不佳。

该研究旨在证明可行性而非临床疗效。样本量较小，仍需更多研究来确定运动状态检测是否能够改善临床结局。研究团队目前正在规划未来试验，以评估是否可利用这些神经生物标志物动态应用针对步行优化的刺激参数。

通过使研究人员能够在自然行为过程中研究脑活动，这一方法最终可能将脑机接口与自适应神经调控的应用范围从受控实验室环境扩展到日常生活中。